WO2022089691A1 - Vorrichtung zur vermeidung oder minderung einer parallaxe - Google Patents

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WO2022089691A1
WO2022089691A1 PCT/DE2021/100864 DE2021100864W WO2022089691A1 WO 2022089691 A1 WO2022089691 A1 WO 2022089691A1 DE 2021100864 W DE2021100864 W DE 2021100864W WO 2022089691 A1 WO2022089691 A1 WO 2022089691A1
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light passage
image
passage
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Guido Genzmer
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Guido Genzmer
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    • G02B23/00—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
    • G02B23/02—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices involving prisms or mirrors
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    • G02B27/0149—Head-up displays characterised by mechanical features
    • G02B2027/0154—Head-up displays characterised by mechanical features with movable elements

Definitions

  • the invention relates to a device for avoiding or reducing parallax during digitally transmitted, at least visual communication using at least two imaging devices, which is intended for temporary, permanent and/or fixed installation in front of at least one image recording device.
  • the invention relates to a device for mounting in front of an image-recording device, e.g. a webcam, in order to enable direct eye contact of the participants in a digitally transmitted (audio)visual communication.
  • the device according to the invention comprises at least one light-conducting element, which comprises at least one tubular, rod-shaped and/or hose-shaped base body, which has an interior space and at least two light passages arranged at opposite ends of the base body, with a the first light passage is arranged or mountable in front of an input of the image-recording device that receives light rays and wherein at least the position of the second light passage is set and/or adjustable in such a way that the second light passage is at least approximately (i.e. with a deviation in an angle of maximum 1° to 5 °, preferably a maximum of 2° to 4°) is arranged in the line of sight of a user.
  • the device according to the invention is designed in such a way that the second light passage for the light beams incident into the device is and/or can be positioned and/or arranged such that the second light passage is between the user and the images on the imaging device or its projection surface/ -space represented eyes of the other participant of an (audio) visual communication is located (avoidance of a parallax).
  • the light beams are deflected or reflected inside the device and/or the base body and optionally bundled or scattered in such a way that the incident light beams leave the device again directly in front of the lens or input of the image-recording device.
  • the problem of parallax is primarily solved by using a light-conducting element that is positioned or arranged and / or can be that the visual axis of the user, ie the means of the image-recording device to be recorded participant, the eyes of the imaged by the imaging device other participants meets at least approximately, so that the users perceive practically no parallax or no misangle.
  • Technical progress in camera technology also makes it possible to keep the dimensions of the device so small in general that it only disturbs the viewer to an acceptable extent, so that the light passage for the incident light rays can be positioned in the direct line of sight of the participant to be recorded (Audiovisual communication becomes possible without the eyes of the other participant pictured being covered.
  • the device according to the invention is completely closed, which prevents dust or dirt on the inside of the device according to the invention.
  • the device also comprises at least one optical element that reflects and/or deflects light rays and is arranged in or on the base body.
  • the optical element that reflects and/or deflects light rays can comprise a mirror or a prism, for example.
  • at least one prism for deflecting the light beams by reflection on one or more prism surfaces can be arranged on or in the second light passage of the base body (eg total reflection or directed reflection on metal-coated surfaces of the prism).
  • the base body comprises at least one solid or filled rod or tube, which comprises at least one light-transmitting material, the light beam(s) having reflecting and/or deflecting optical(s) Element (s) attached to the outer surface of the body / are.
  • the light-transmitting material can comprise a transparent thermoplastic such as polymethyl methacrylate (PMMA, acrylic glass).
  • the base body comprises a multiplicity of light-conducting fibers, with the fibers being arranged in exactly the same way on the light passages.
  • the light-guiding fibers are preferably glass fibers.
  • the base body can include a flexible bundle of several thousand very thin glass fibers.
  • At least one optical element bundling light rays and/or at least one optical element scattering light rays is/are additionally arranged in or on the base body.
  • the deflected light beams can thus be bundled and scattered in such a way that the second light passage for the incident light beams has a smaller diameter than the first light passage on the side where the image-recording device is located.
  • the optical element that bundles and/or scatters light rays can comprise an optical lens, for example.
  • it comprises at least one adjustment device for adjusting the position of the second light passage.
  • This can be, for example, joints, flexible sections or telescopic devices.
  • the base body can also be flexible.
  • the device comprises at least one joint for pivoting the light-guiding element.
  • the device according to the invention can be designed so small, light and flexible that it can be simply pivoted or folded down via a suitable folding mechanism (joint), for example at the beginning of an (audio)visual communication, and can simply be folded away again after the communication has ended.
  • this additional means enables the light-conducting element, in particular the second light passage, to be pivoted laterally for precise alignment with the eyes of the other participant. This would only be possible to a limited extent with devices based on the principle of a teleprompter, if only because of their size.
  • At least part of the base body and/or the second light passage is/are arranged in front of the imaging device and at a distance from it. Due to the distance to the imaging device or its projection surface/space, a different part of the image is covered by the device according to the invention for each eye of the user or observer of the imaging device or its projection surface/space. The user's brain is thus able to combine both perspectives of the eyes in such a way that the impression arises that nothing is really covered by the device on the imaging device or its projection surface/room (see Figure 3).
  • the distance between a head-up display and the windshield behind it is often too small, or the distance between a screen on which an image is projected and the wall behind it is too small to be able to install a camera directly.
  • a device according to the invention it is possible to position the first light passage of the device at a point where an image-recording device can be installed.
  • the base body and/or the second light passage can be arranged inside the imaging device.
  • imaging devices e.g. monitors or smartphones
  • Inserting a simple opening or hole in the display and installing an image-recording device directly behind it would inevitably lead to the housing no longer being as flat as actually desired.
  • the device according to the invention makes it possible to position the second light passage of the device behind or in the opening/hole of an imaging device (e.g. display) and to position the first light passage of the device at a point in the housing where an image-recording device can be installed , so that the housing is not or only slightly thicker. It is also conceivable that the first light passage of the device breaks through the housing at any point and this makes it possible to mount an image recording device on the outside of the housing at this point.
  • At least part of the device according to the invention can, for example, also be arranged or fastened behind an imaging device (monitor) or its housing.
  • the base body and/or the second light passage is/are arranged inside the projection space of a 3D device that generates a three-dimensional image (e.g. a hologram).
  • the second light passage of the device could be positioned directly behind the eyes of a holographically generated representation of a head and so would not obstruct or interfere with the representation.
  • At least a part of the device according to the invention can, for example, also be arranged or fastened in front of or behind the projection space.
  • the invention also includes an arrangement of two or more devices according to the invention, in which the devices are arranged in such a way that a three-dimensional and/or stereoscopic image can be generated from the combination of the transmitted images. Since the respective positions of the second light passages of the respective devices in space are known, three-dimensional models can be calculated (e.g. using mathematical methods such as triangulation), which can then be used in a device that is able to generate a three-dimensional image. It is also conceivable to position the respective second light passages of the devices in such a way that they correspond to the natural distance between a person's eyes. If the two perspectives are shown again in a stereoscopic 3D head-mounted display, for example, the viewer gets a three-dimensional, spatial impression.
  • the positions of the second light passages of the devices can be dynamically repositioned, eg analogously to the sensor data of a head-mounted display, so that the viewer gets the impression that he can look around the room.
  • the device according to the invention can be used, for example, in the interior of a vehicle, since the device according to the invention can be designed to be small, light and flexible.
  • the device according to the invention could be used in combination with, for example, a head-up display to also enable parallax-free (audio)visual communication in a vehicle.
  • FIG. 1 shows a side view of the structure and arrangement of an exemplary embodiment of a device according to the invention
  • FIG. 2 shows the arrangement of a device according to the invention from the perspective of the user or participant of an (audio)visual communication to be recorded;
  • FIG. 4 shows a side view of the structure and arrangement of a further exemplary embodiment of a device according to the invention.
  • a preferably fully reflecting optical element 5 which is inclined at an angle of about 45° from the participant to be recorded, towards a further preferably fully reflecting optical element 5, which is located above .
  • the path of the light beams in the The interior of the device 1 is represented here by the beam path 6 .
  • the optical elements 4 built into the interior of the light-guiding element 19 of the device 1 for bundling or scattering light rays serve to optically shorten the beam path 6 to such an extent that the interior of the device 1 is no longer visible when you look through one of the two light passages 10 , 11 of the light-guiding element 19 would look into the device 1.
  • FIG. 2 shows the arrangement of a device 1 according to the invention from the perspective of a participant or user of a digitally transmitted (audio)visual communication to be recorded. It is easy to see here that the second light passage 10 of the device 1 according to the invention is located exactly between the eyes of the participant to be displayed in a digitally transmitted (audio)visual communication. So right on the horizontal plane 13 for direct eye contact, completely avoiding parallax.
  • FIG. 3 shows the arrangement of a device 1 according to the invention in a plan view from above.
  • This example shows which areas are partially or completely covered by a device 1 according to the invention for the participant to be recorded.
  • the umbra area is covered by the device 1 for both eyes 14, 15 and cannot be seen. Since in If there is usually only air in this area, this should not be regarded as a problem.
  • the penumbral area of the right eye is the area shown here as 16. Due to the device 1 , this area 16 cannot be seen by the right eye 14 , but can be seen by the left eye 15 . In the area shown here as 17, it is correspondingly reversed.
  • the areas 16 and 17 are therefore each visible to one eye and enable the brain of the participant to be recorded to reconstruct a complete image of the imaging device 9 . As a result, the device 1 disappears almost completely from the field of vision of the participant to be recorded and almost no longer bothers him.
  • FIG. 4 shows the structure and the arrangement of a further device 20 according to the invention.
  • the device 20 essentially corresponds to the device 1 according to FIG.
  • the individual components of the device 20 are therefore marked with the same reference numbers as the corresponding components of the device 1 according to FIG 1, consists of a solid, rod-shaped base body, at the opposite ends of which light passages 10, 11 are also located.
  • the base body of the light-conducting element 19 consists of a light-transmitting material, for example a transparent thermoplastic such as polymethyl methacrylate (PMMA, acrylic glass).
  • Optical elements 5 reflecting and/or redirecting light beams are attached to the outer surface of the base body at its opposite ends.
  • the optical elements 5 reflecting and/or deflecting the light beams can each be surfaces that are not located in the interior of the base body, but applied to the outside of the surface of the base body, eg vapor-deposited (eg mirror paint).
  • the remaining surface of the base body can remain transparent or be provided with an opaque coating (eg paint).
  • the course of the light beams inside the device 20 is represented by the beam path 6 .
  • the light beams reflected by the participant 8 to be recorded fall through the second light passage 10 of the light-conducting Elements 19 in the device 20 a.
  • Image recording device e.g. camera, webcam
  • Imaging device e.g. monitor, projection surface/room

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Vermeidung oder Minderung einer Parallaxe während einer digital übertragenen, zumindest visuellen Kommunikation mittels mindestens zweier bildgebender Geräte (9), welche zur zeitweisen, dauerhaften und/oder festverbundenen Montage vor mindestens einem bildaufzeichnenden Gerät (3) vorgesehen ist und mindestens ein Lichtstrahlen reflektierendes und/oder um lenkendes optisches Element (5) umfasst. Die erfindungsgemäße Vorrichtung (1) umfasst ferner mindestens ein lichtleitendes Element (19), das mindestens einen rohr- und/oder schlauchförmigen Grundkörper umfasst, der einen Innenraum und mindestens zwei an den entgegengesetzten Enden des Grundkörpers angeordnete Lichtdurchlässe (10, 11) aufweist, wobei das umlenkende optische Element (5) in dem Innenraum des Grundkörpers angeordnet ist und wobei ein erster Lichtdurchlass (11) vor einem Lichtstrahlen aufnehmenden Eingang des bildaufzeichnenden Gerätes (3) angeordnet oder montierbar ist und zumindest die Position des zweiten Lichtdurchlasses (10) derart eingestellt und/oder einstellbar ist, dass der zweite Lichtdurchlass (10) zumindest annähernd in der Blickachse (7) eines Nutzers angeordnet ist.

Description

Vorrichtung zur Vermeidung oder Minderung einer Parallaxe
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Vermeidung oder Minderung einer Parallaxe während einer digital übertragenen, zumindest visuellen Kommunikation mittels mindestens zweier bildgebender Geräte, welche zur zeitweisen, dauerhaften und/oder festverbundenen Montage vor mindestens einem bildaufzeichnenden Gerät vorgesehen ist. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Montage vor ein bildaufzeichnendes Gerätes, z.B. eine Webcam, um einen direkten Blickkontakt der Teilnehmer einer digital übertragenen (audio-) visuellen Kommunikation zu ermöglichen.
Der Erfindung liegt das Problem zu Grunde, dass sich derzeit bei nahezu allen technischen Anordnungen, die dazu genutzt werden, eine digital übertragene (audio-)visuelle Kommunikation zu ermöglichen, das bildaufzeichnende Gerät oberhalb, unterhalb oder an einer anderen Position im Raum befindet, aber nicht in der direkten Blickachse des aufzuzeichnenden Teilnehmers (Nutzers). Die so entstehende Parallaxe verhindert einen direkten Blickkontakt zwischen den Teilnehmern, was bewusst oder unbewusst als störend wahrgenommen werden kann. Auch die emotionale Interaktion zwischen den Teilnehmern kann durch die Abwesenheit eines direkten Blickkontakts stark beeinträchtigt werden.
Es gibt zwar Lösungsansätze für dieses Problem, aber bei deren Einsatz muss man Abstriche entweder in der Funktionalität, der Bildgröße, Bildqualität, der Mobilität oder der Performance des Endgerätes in Kauf nehmen. Diese derzeit bekannten Lösungsansätze zur Vermeidung oder Minderung einer Parallaxe in diesem Kontext stellen den derzeitigen Stand der Technik dar: a) Vergrößerung des Abstandes zur Kamera und dem Monitor. Dadurch kann man zwar den Winkel der Abweichung auf ein nur noch kaum merkliches Maß vermindern, aber man mindert gleichzeitig auch die Funktionalität, denn durch den großen Abstand sind Texte und/oder der andere Teilnehmer auf dem Bildschirm nicht mehr gut zu erkennen. Zusätzlich kann durch das „Zoomen“ der Kamera die übertragene Bildqualität leiden. b) Telepromptern ähnliche Vorrichtungen wie in US 2009/0153804 A1 , DE 42 36 666 A1 oder DE 20 2007 013 253 U1 beschrieben. Bei diesen Lösungen kommen teilreflektierende Elemente zum Einsatz, die die Bildqualität und/oder die Größe der Darstellung auf dem Monitor mindern, sowie die Mobilität des Endgerätes einschränken können, da sich das Gesamtvolumen des Teleprompters proportional zur Größe der eingesetzten teilreflektierenden Elemente vergrößert, bis hin zu einer Größe, die nur noch einen stationären Einsatz erlaubt. Zusätzlich sind diese Vorrichtungen vergleichsweise kostenintensiv, weswegen sie nicht flächendeckend bzw. fast gar nicht eingesetzt werden. c) Software, die in Echtzeit die übertragenen Bilder bzw. zu übertragenen Bilder so verändern, dass der Eindruck eines direkten Blickkontaktes entsteht. Diese Softwarelösungen benötigen aber bisher recht viel Rechenleistung und können die Performance des Endgerätes mindern. Oder aber diese Softwarelösungen sind nur auf einer sehr begrenzten Anzahl an Endgeräten verfügbar (iPhone und iPad). Zusätzlich handelt es sich um errechnete Bilder und um keine echten Bilder, daher können diese bewusst oder unbewusst unnatürlich wirken. d) Das Aufstellen der Kamera in der direkten Blickachse vor dem Monitor ist auch keine wirkliche Option, da die derzeit verfügbaren Kameras so groß sind, dass sie die Augen des anderen Teilnehmers ganz oder mindestens teilweise verdecken würden.
Aus der DE 42 36 663 A1 ist ferner eine Anordnung bekannt, bei der unmittelbar vor dem Objektiv einer Videokamera, deren optische Achse in etwa senkrecht zur optischen Achse des Displays eines Monitors verläuft, ein Spiegel in einem Winkel von etwa 45° zu den genannten optischen Achsen angeordnet ist. Die Fläche dieses Spiegels ist dem Betrachter und dem Objektiv der außerhalb der Displaybegrenzung vorgesehenen Videokamera entsprechend der vorgesehenen Neigung zugewandt. Außerdem ist der Spiegel in unmittelbarer Nähe des Monitors derart angeordnet, dass er sich außerhalb der Displaybegrenzung befindet, jedoch - vom Betrachter aus gesehen - bis an diese oder nahezu an diese heranreicht oder ggf. sogar geringfügig in die Bildfläche des Displays hineinragt. Allerdings kann eine Parallaxe mittels dieser bekannten Anordnung nicht vollständig beseitigt werden, da anordnungsbedingt nach wie vor ein Fehlwinkel zwischen der Blickrichtung des Betrachters und dem Strahlengang zwischen Betrachter und Spiegel vorliegt.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung das Problem der Parallaxe, die einen direkten Blickkontakt zwischen den Teilnehmern einer digital übertragenen (audio-) visuellen Kommunikation verhindert, zu eliminieren oder zumindest weiter zu minimieren.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung mindestens ein lichtleitendes Element umfasst, das mindestens einen rohr-, stab- und/oder schlauchförmigen Grundkörper umfasst, der einen Innenraum und mindestens zwei an den entgegengesetzten Enden des Grundkörpers angeordnete Lichtdurchlässe aufweist, wobei ein erster Lichtdurchlass vor einem Lichtstrahlen aufnehmenden Eingang des bildaufzeichnenden Gerätes angeordnet oder montierbar ist und wobei zumindest die Position des zweiten Lichtdurchlasses derart eingestellt und/oder einstellbar ist, dass der zweite Lichtdurchlass zumindest annähernd (d.h. mit einer Abweichung in einem Winkel von maximal 1 ° bis 5°, vorzugsweise maximal 2° bis 4°) in der Blickachse eines Nutzers angeordnet ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dabei derart ausgebildet, dass der zweite Lichtdurchlass für die in die Vorrichtung einfallenden Lichtstrahlen so positioniert bzw. angeordnet ist und/oder werden kann, dass der zweite Lichtdurchlass sich zwischen dem Nutzer und den auf dem bildgebenden Gerät bzw. dessen Projektionsfläche/-raum dargestellten Augen des anderen Teilnehmers einer (audio-)visuellen Kommunikation befindet (Vermeidung einer Parallaxe). Die Lichtstrahlen werden im Inneren der Vorrichtung und/oder den Grundkörper so umgelenkt bzw. reflektiert, und optional gebündelt oder gestreut, dass die einfallenden Lichtstrahlen die Vorrichtung direkt vor dem Objektiv bzw. Eingang des bildaufzeichnenden Gerätes wieder verlassen.
Primär wird das Problem der Parallaxe also durch den Einsatz eines lichtleitenden Elements gelöst, das so positioniert bzw. angeordnet ist und/oder werden kann, dass die Blickachse des Nutzers, d.h. des mittels des bildaufzeichnenden Gerätes aufzuzeichnenden Teilnehmers, die Augen des durch das bildgebende Gerät abgebildeten anderen Teilnehmers zumindest annähernd trifft, so dass die Nutzer praktisch keine Parallaxe bzw. keinen Fehlwinkel wahrnehmen. Der technische Fortschritt in der Kameratechnik ermöglichen es zudem, die Ausmaße der Vorrichtung im Allgemeinen so gering zu halten, dass sie nur noch im akzeptablen Rahmen den Betrachter stört, so dass eine Positionierung des Lichtdurchlasses für die einfallenden Lichtstrahlen in der direkten Blickachse des aufzuzeichnenden Teilnehmers der (audiovisuellen Kommunikation möglich wird, ohne dass die Augen des abgebildeten anderen Teilnehmers verdeckt werden. Vorzugsweise ist zumindest der zweite Lichtdurchlass der erfindungsgemäßen Vorrichtung kleiner als die Pupillen eines menschlichen Auges (kleiner als 1 ,5 mm). Auf diese Weise wird ein direkter Blickkontakt zwischen den Teilnehmern ermöglicht, sofern beide Teilnehmer (oder mehrere Teilnehmer) über eine erfindungsgemäße Vorrichtung verfügen und diese einsetzen. Neben dem primären Vorteil, dass ein direkter Blickkontakt der Teilnehmer einer (audio-) visuellen Kommunikation durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht wird, werden noch eine Reihe weiterer Verbesserungen und Vorteile erreicht:
- Die Ergonomie verbessert sich durch die Erfindung, da das Schauen in eine Kamera, die außerhalb des ergonomischen Bereiches positioniert ist, entfällt und die natürliche Haltung beim Blick auf den Monitor beibehalten werden kann.
- Durch den Einsatz von teilreflektierenden Elementen reduziert sich die Helligkeit, was im Normalfall durch den Einsatz von zusätzlicher Beleuchtung kompensiert werden muss. Diese zusätzliche Beleuchtung entfällt bei der erfindungsgemäßen Lösung, wodurch die Erfindung die Nachhaltigkeit im Vergleich zu Vorrichtungen verbessert, die auf dem Grundprinzip des Teleprompters basieren.
- Im Gegensatz zu den Telepromptern ist die erfindungsgemäße Vorrichtung vollständig geschlossen, wodurch ein Verstauben oder Verschmutzen des Inneren der erfindungsgemäßen Vorrichtung vermieden wird. In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung ferner mindestens ein Lichtstrahlen reflektierendes und/oder umlenkendes optisches Element umfasst, das in oder an dem Grundkörper angeordnet ist. Das Lichtstrahlen reflektierende und/oder um lenkende optische Element kann beispielsweise einen Spiegel oder ein Prisma umfassen. Beispielsweise kann an oder im zweiten Lichtdurchlass des Grundkörpers mindestens ein Prisma zum Umlenken der Lichtstrahlen durch Reflexion an einer oder mehreren Prismenflächen angeordnet sein (z.B. Totalreflexion oder gerichtete Reflexion an mit Metall beschichteten Flächen des Prismas). Es kommt in dem lichtleitenden Element also mindestens ein Lichtstrahlen umlenkendes optisches Element, vorzugsweise ein vollreflektierendes Element anstelle von teilreflektierenden Elementen, zum Einsatz. Eine solche Ausführungsform ist vor allem dann von Vorteil, wenn die optische Achse des bildaufzeichnenden Geräts (z.B. Kamera bzw. „Webcam“) ungefähr parallel zur optischen Achse der Projektionsfläche des bildgebenden Geräts (z.B. Display eines Monitors) verläuft. Durch den Einsatz von umlenkenden, vorzugsweise vollreflektierenden, optischen Elementen wird es möglich, dass durch den Einsatz entsprechender optischer Elemente der zweite Lichtdurchlass für die einfallenden Lichtstrahlen einen kleineren Durchmesser hat als der erste Lichtdurchlass auf der Seite, an der das bildaufzeichnende Gerät (z.B. Kamera) angebracht ist. Das bewirkt, dass der Nutzer der erfindungsgemäßen Vorrichtung noch weniger gestört wird. Das umlenkende optische Element ermöglicht es ferner, den Durchmesser des zweiten Lichtdurchlasses für die einfallenden Lichtstrahlen so klein zu halten (vorzugsweise 0,5 - 5 mm, besonders bevorzugt 0,5 - 3 mm, insbesondere 1 - 2 mm), dass er den Betrachter nur noch in geringem Umfang stört, so dass eine Positionierung des Lichtdurchlasses für die einfallenden Lichtstrahlen in der direkten Blickachse des aufzuzeichnenden Teilnehmers der (audio-)visuellen Kommunikation möglich wird, ohne dass die Augen des abgebildeten anderen Teilnehmers verdeckt werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung können beispielsweise mindestens zwei Lichtstrahlen reflektierende und/oder um lenkende optische Elemente in oder an dem Grundkörper angeordnet sein. Beispielsweise jeweils ein Prisma am ersten und zweiten Lichtdurchlass oder ein Spiegel am ersten Lichtdurchlass und ein Prisma am zweiten Lichtdurchlass usw.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Grundkörper mindestens einen Hohlkörper umfasst, der einen Innenraum und mindestens zwei an den entgegengesetzten Enden des Hohlkörpers angeordnete Öffnungen als Lichtdurchlässe aufweist, wobei das oder die Lichtstrahlen reflektierende(n) und/oder umlenkende(n) optische(n) Element(e) in dem Innenraum des Hohlkörpers angeordnet ist/sind.
In einer alternativen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Grundkörper mindestens einen massiven oder gefüllten Stab oder Schlauch umfasst, der mindestens ein lichtdurchlässiges Material umfasst, wobei das oder die Lichtstrahlen reflektierende(n) und/oder umlenkende(n) optische(n) Element(e) an der äußeren Oberfläche des Grundkörpers angebracht ist/sind. Beispielsweise kann das lichtdurchlässiges Material einen transparenten thermoplastischer Kunststoff wie z.B. Polymethylmethacrylat (PMMA, Acrylglas) umfassen.
In einer weiteren alternativen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Grundkörper eine Vielzahl von lichtleitenden Fasern umfasst, wobei die Fasern an den Lichtdurchlässen jeweils exakt gleich angeordnet sind. Vorzugsweise handelt es sich bei den lichtleitenden Fasern um Glasfasern. Beispielsweise kann der Grundkörper ein flexibles Bündel von mehreren Tausend sehr dünnen Glasfasern umfassen.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass in oder an dem Grundkörper zusätzlich mindestens ein Lichtstahlen bündelndes optisches Element und/oder mindestens ein Lichtstrahlen streuendes optisches Element angeordnet ist/sind. Die umgelenkten Lichtstrahlen können hierdurch so gebündelt und gestreut werden, dass der zweite Lichtdurchlass für die einfallenden Lichtstrahlen einen kleineren Durchmesser hat als der erste Lichtdurchlass auf der Seite, an der sich das bildaufzeichnende Gerät befindet. Das Lichtstrahlen bündelnde und/oder streuende optische Element kann beispielsweise eine optische Linse umfassen.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass diese mindestens eine Einstelleinrichtung zum Einstellen der Position des zweiten Lichtdurchlasses umfasst. Dabei kann es sich beispielsweise um Gelenke, flexible Abschnitte oder teleskopartige Einrichtungen handeln. Alternativ oder zusätzlich kann der Grundkörper auch biegsam ausgebildet sein. Diese Maßnahmen gewährleisten jeweils, dass die Position des zweiten Lichtdurchlasses derart einstellbar ist, dass der zweite Lichtdurchlass zumindest annähernd in der Blickachse eines Nutzers angeordnet werden kann.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass diese mindestens eine Gelenk zum Schwenken des lichtleitenden Elements umfasst. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann so klein, leicht und flexibel ausgestaltet werden, dass sie über einen geeigneten Klappmechanismus (Gelenk) beispielsweise zu Beginn einer (audio-)visuellen Kommunikation einfach geschwenkt bzw. heruntergeklappt und nach dem Beenden der Kommunikation einfach wieder weggeklappt werden kann. Darüber hinaus ist durch dieses zusätzliche Mittel ein seitliches Verschwenken des lichtleitenden Elements, insbesondere des zweiten Lichtdurchlasses, zur präzisen Ausrichtung auf die Augen des anderen Teilnehmers möglich. Dieses wäre mit Vorrichtungen, die auf dem Prinzip eines Teleprompters basieren, schon alleine wegen deren Größe nur bedingt möglich.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest ein Teil des Grundkörpers und/oder der zweite Lichtdurchlass vor dem bildgebenden Gerät und von diesem beabstandet angeordnet ist/sind. Durch den Abstand zum bildgebenden Gerät bzw. dessen Projektionsfläche/-raum wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung für jedes Auge des Nutzers bzw. Betrachters des bildgebenden Geräts bzw. dessen Projektionsfläche/-raum ein anderer Teil des Bildes verdeckt. Das Gehirn des Nutzers hat so die Möglichkeit, beide Perspektiven der Augen so zu kombinieren, dass der Eindruck entsteht, dass nichts wirklich von der Vorrichtung auf dem bildgebenden Gerät bzw. dessen Projektionsfläche/-raum verdeckt wird (siehe Figur 3).
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest ein Teil des Grundkörpers und/oder der zweite Lichtdurchlass hinter einer Projektionsfläche oder einem Projektionsraum des bildgebenden Geräts angeordnet ist/sind. Dabei ist die ProjektionsflächeZ-raum so gestaltet, dass sie entweder an sich halbdurchlässig ist (z.B. Head-Up Display) oder eine Öffnung bzw. Loch aufweist, hinter dem der zweite Lichtdurchlass der erfindungsgemäßen Vorrichtung positioniert wird, um den aufzuzeichnenden Nutzer bzw. Teilnehmer aus dieser Perspektive aufzuzeichnen. Oftmals ist hinter einer Projektionsfläche/-raum zu wenig Platz, um direkt ein bildaufzeichnendes Gerät zu verbauen. So ist z.B. oft der Abstand zwischen einem Head-Up Display und der dahinterliegenden Windschutzscheibe zu gering, oder der Abstand zwischen einer Leinwand, auf die ein Bild projiziert wird, und der dahinterliegenden Wand zu klein, um eine Kamera direkt verbauen zu können. Durch den Einsatz einer erfindungsgemäßen Vorrichtung wird es möglich, den ersten Lichtdurchlass der Vorrichtung an einer Stelle zu positionieren, an der ein bildaufzeichnendes Gerät verbaut werden kann.
Alternativ oder zusätzlich kann zumindest ein Teil des Grundkörpers und/oder des zweiten Lichtdurchlasses im Inneren des bildgebenden Geräts angeordnet sein. Derzeit wird sehr intensiv daran gearbeitet, die Gehäuse von bildgebenden Geräten (z.B. Monitor oder Smartphone) so flach wie möglich zu gestalten. Eine einfache Öffnung oder Loch ins Display einzufügen und direkt dahinter ein bildaufzeichnendes Gerät zu verbauen, würde unweigerlich dazu führen, dass die Gehäuse nicht mehr so flach zu gestalten sind wie es eigentlich gewünscht ist. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird es möglich, den zweiten Lichtdurchlass der Vorrichtung hinter bzw. in die Öffnung/Loch eines bildgebenden Gerätes (z.B. Display) zu positionieren und den ersten Lichtdurchlass der Vorrichtung an eine Stelle im Gehäuse, an der ein bildaufzeichnendes Gerät verbaut werden kann, so dass das Gehäuse gar nicht oder nur unwesentlich dicker wird. Auch ist denkbar, dass der erste Lichtdurchlass der Vorrichtung an irgendeiner Stelle das Gehäuse durchbricht und es dadurch möglich wird, an dieser Stelle ein bildaufzeichnendes Gerät außen am Gehäuse zu montieren.
Zumindest ein Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann beispielsweise auch hinter einem bildgebenden Gerät (Monitor) bzw. dessen Gehäuse angeordnet bzw. befestigt sein.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest ein Teil des Grundkörpers und/oder der zweite Lichtdurchlass im Inneren des Projektionsraumes einer 3D-Einrichtung, die ein dreidimensionales Bild erzeugt (z.B. ein Hologramm), angeordnet ist/sind. Der zweite Lichtdurchlass der Vorrichtung könnte z.B. direkt hinter die Augen einer holographisch erzeugten Darstellung eines Kopfes positioniert werden und würde so die Darstellung nicht behindern oder stören. Zumindest ein Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann beispielsweise aber auch vor oder hinter dem Projektionsraum angeordnet bzw. befestigt sein.
Die Erfindung umfasst auch eine Anordnung von zwei oder mehr erfindungsgemäßen Vorrichtungen, bei der die Vorrichtungen derart angeordnet sind, dass aus der Kombination der übertragenen Bilder ein dreidimensionales und/oder stereoskopisches Bild erzeugbar ist. Da die jeweiligen Positionen der zweiten Lichtdurchlässe der jeweiligen Vorrichtungen im Raum bekannt sind, können (z.B. mittels mathematischer Verfahren wie Triangulation) dreidimensionale Modelle errechnen werden, mit deren Hilfe dann in einem Gerät, das dazu in der Lage ist, ein dreidimensionales Bild erzeugen kann. Auch ist denkbar, die jeweiligen zweiten Lichtdurchlässe der Vorrichtungen so zu positionieren, dass sie dem natürlichen Abstand zwischen den Augen eines Menschen entsprechen. Werden die beiden Perspektiven z.B. in einem stereoskopisches 3D Head-mounted-Display wieder dargestellt, entsteht für den Betrachter ein dreidimensionaler, räumlicher Eindruck. Zusätzlich wäre es möglich, dass die Positionen der zweiten Lichtdurchlässe der Vorrichtungen dynamisch neu positioniert werden, z.B. analog zu den Sensordaten eines Head- mounted-Displays, so dass für den Betrachter der Eindruck entsteht, er könne sich im Raum umsehen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann beispielsweise im Inneren eines Fahrzeuges zum Einsatz kommen, da die erfindungsgemäße Vorrichtung klein, leicht und flexibel ausgestaltet sein kann. Sobald Fahrzeuge verfügbar sind, die autonom fahren, gemäß Stufe 3 oder höher, könnte die erfindungsgemäße Vorrichtung in Kombination mit z.B. einem Head-up-Display dazu genutzt werden, auch in einem Fahrzeug eine parallaxenfreie (audio-) visuelle Kommunikation zu ermöglichen.
Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen
Figur 1 eine Seitenansicht des Aufbaus und der Anordnung einer beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Figur 2 die Anordnung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung aus der Perspektive des Nutzers bzw. aufzuzeichnenden Teilnehmers einer (audio-) visuellen Kommunikation;
Figur 3 eine schematische Darstellung zur Verdeutlichung der Entstehung eines optischen Halbschattens;
Figur 4 eine Seitenansicht des Aufbaus und der Anordnung einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Figur 1 zeigt den Aufbau und die Anordnung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Die Vorrichtung 1 umfasst ein lichtleitendes Element 19, das in diesem Ausführungsbeispiel aus einem rohrförmigen Grundkörper besteht, an dessen entgegengesetzten Enden sich Lichtdurchlässe 10, 11 in Form von Öffnungen befinden. Dabei sind ein erster Lichtdurchlass 11 (erste Öffnung) am Eingang eines bildaufzeichnenden Geräts 3 (z.B. einer Kamera oder Webcam) und ein zweiter Lichtdurchlass 10 (zweite Öffnung) in der Blickachse 7 eines Nutzers angeordnet. Der aufzuzeichnende Teilnehmer bzw. der Nutzer, hier angedeutet durch das dargestellte Auge 8, befindet sich vor dem bildgebenden Gerät 9. Die vom aufzuzeichnenden Teilnehmer reflektierten Lichtstrahlen fallen durch den zweiten Lichtdurchlass 10 des lichtleitenden Elements 19 in die Vorrichtung 1 ein. Diese Lichtstrahlen werden dann von einem vorzugsweise vollständig reflektierenden bzw. um lenkenden optischen Element 5, das in einem Winkel von etwa 45° vom aufzuzeichnenden Teilnehmer abgeneigt ist, umgeleitet in Richtung eines weiteren vorzugsweise vollständig reflektierenden bzw. umlenkenden optischen Elementes 5, welches sich oberhalb befindet. Dieses zweite vorzugsweise vollständig reflektierenden bzw. um lenkenden optischen Element 5, welches dem bildaufzeichnenden Gerät 3 in einem Winkel von etwa 45° zugeneigt ist, leitet die durch das erste Element 5 umgelenkten Lichtstrahlen weiter in Richtung des bildaufzeichnenden Gerätes 3. Der Verlauf der Lichtstrahlen im Inneren der Vorrichtung 1 wird hier durch den Strahlengang 6 dargestellt. Die im Inneren des lichtleitenden Elements 19 der Vorrichtung 1 verbauten optische Elemente 4 zum Bündeln oder Streuen von Lichtstrahlen dienen dazu, den Strahlengang 6 optisch soweit zu verkürzen, dass das Innere der Vorrichtung 1 nicht mehr sichtbar ist, wenn man durch eine der beiden Lichtdurchlässe 10,11 des lichtleitenden Elements 19 in die Vorrichtung 1 schauen würde.
Figur 2 zeigt die Anordnung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 aus der Perspektive eines aufzuzeichnenden Teilnehmers bzw. Nutzers einer digital übertragenen (audio-) visuellen Kommunikation. Hier gut zu erkennen ist, dass der zweite Lichtdurchlass 10 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 sich genau zwischen den Augen des darzustellenden Teilnehmers einer digital übertragenen (audio-) visuellen Kommunikation befindet. Also genau auf der horizontalen Ebene 13 für einen direkten Blickkontakt, wodurch eine Parallaxe vollständig vermieden wird.
Figur 3 zeigt die Anordnung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 in der Draufsicht von oben. Hier wird beispielhaft dargestellt, welche Bereiche durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 für den aufzuzeichnenden Teilnehmer teilweise bzw. vollständig verdeckt werden. Der Kernschattenbereich ist für beide Augen 14, 15 durch die Vorrichtung 1 verdeckt und nicht einsehbar. Da sich in diesem Bereich üblicherweise nur Luft befindet, ist das als unproblematisch anzusehen. Der Halbschattenbereich des rechten Auges ist der hier als 16 dargestellte Bereich. Dieser Bereich 16 ist bedingt durch die Vorrichtung 1 für das rechte Auge 14 nicht einsehbar, aber für das linke Auge 15 einsehbar. Im hier als 17 dargestellten Bereich ist es entsprechend umgekehrt. Die Bereiche 16 und 17 sind also jeweils für ein Auge sichtbar und ermöglichen es dem Gehirn des aufzuzeichnenden Teilnehmers ein vollständiges Bild des bildgebenden Gerätes 9 zu rekonstruieren. Dadurch verschwindet die Vorrichtung 1 fast vollständig aus dem Blickfeld des aufzuzeichnenden Teilnehmers und stört diesen fast gar nicht mehr.
Figur 4 zeigt den Aufbau und die Anordnung einer weiteren erfindungsgemäßen Vorrichtung 20. Die Vorrichtung 20 entspricht im Wesentlichen der Vorrichtung 1 gemäß Figur 1 . Aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit sind die einzelnen Bestandteile der Vorrichtung 20 daher mit den gleichen Bezugszahlen gekennzeichnet wie die entsprechenden Bestandteile der Vorrichtung 1 gemäß Figur 1. Die Vorrichtung 20 umfasst ein lichtleitendes Element 19, das in diesem Ausführungsbeispiel, im Unterschied zur Vorrichtung 1 gemäß Figur 1 , aus einem massiven, stabförmigen Grundkörper besteht, an dessen entgegengesetzten Enden sich ebenfalls Lichtdurchlässe 10, 11 befinden. Der Grundkörper des lichtleitendes Elements 19 besteht in diesem Ausführungsbeispiel aus einem lichtdurchlässigen Material, beispielsweise einem transparenten thermoplastischer Kunststoff wie z.B. Polymethylmethacrylat (PMMA, Acrylglas). Lichtstrahlen reflektierende und/oder um lenkende optische Elemente 5 sind an der äußeren Oberfläche des Grundkörpers an dessen entgegengesetzten Enden angebracht. Beispielsweise kann es sich bei den Lichtstrahlen reflektierenden und/oder umlenkenden optischen Elementen 5 jeweils um Flächen handeln, die sind nicht im Innenraum des Grundkörpers befinden, sondern außen auf die Oberfläche des Grundkörpers aufgebracht, z.B. aufgedampft, sind (z.B. Spiegellack). Die verbleibende Oberfläche des Grundkörpers kann transparent bleiben oder mit einer lichtundurchlässigen Beschichtung (z.B. Lack) versehen sein. Der Verlauf der Lichtstrahlen im Inneren der Vorrichtung 20 wird durch den Strahlengang 6 dargestellt. Die vom aufzuzeichnenden Teilnehmer 8 reflektierten Lichtstrahlen fallen durch den zweiten Lichtdurchlass 10 des lichtleitenden Elements 19 in die Vorrichtung 20 ein. Diese Lichtstrahlen werden dann von einem vorzugsweise vollständig reflektierenden bzw. um lenkenden optischen Element 5, das in einem Winkel von etwa 45° vom aufzuzeichnenden Teilnehmer abgeneigt ist, umgeleitet in Richtung eines weiteren vorzugsweise vollständig reflektierenden bzw. umlenkenden optischen Elementes 5, welches sich oberhalb befindet. Dieses zweite vorzugsweise vollständig reflektierenden bzw. umlenkenden optischen Element 5, welches dem bildaufzeichnenden Gerät 3 in einem Winkel von etwa 45° zugeneigt ist, leitet die durch das erste Element 5 umgelenkten Lichtstrahlen durch den ersten Lichtdurchlass 11 weiter in Richtung des bildaufzeichnenden Gerätes 3.
Bezugszeichenliste
1 Vorrichtung
2 Halterung zum Verbinden von 1 und 9
3 Bildaufzeichnendes Gerät (z.B. Kamera, Webcam)
4 Optische Elemente zum Bündeln oder Streuen von Lichtstrahlen
5 (Vollreflektierende bzw.-) umlenkende optische Elemente
6 Strahlengang (Im Inneren der Vorrichtung umgelenkte Lichtstrahlen)
7 Blickachse eines Nutzers für einen direkten Blickkontakt mit einem anderen Teilnehmer
8 Auge des Nutzers bzw. aufzuzeichnenden Teilnehmers
9 Bildgebendes Gerät (z.B. Monitor, Projektionsfläche/-raum)
10 Zweiter Lichtdurchlass (für die einfallenden Lichtstrahlen)
11 Erster Lichtdurchlass (für die austretenden Lichtstrahlen)
12 Gesicht des anderen Teilnehmers der (audio-)visuellen Kommunikation
13 Horizontale Ebene für einen direkten Blickkontakt
14 Rechtes Auge eines aufzuzeichnenden Teilnehmers
15 Linkes Auge eines aufzuzeichnenden Teilnehmers
16 Halbschattenbereich rechtes Auge (Das linke Auge kann den Bereich sehen. Für das rechte Auge durch 1 verdeckt)
17 Halbschattenbereich linkes Auge (Das rechte Auge kann den Bereich sehen. Für das linke Auge durch 1 verdeckt)
18 Kernschattenbereich für beide Augen durch 1 verdeckt
19 Lichtleitendes Element
20 Vorrichtung

Claims

Patentansprüche Vorrichtung (1 , 20) zur Vermeidung oder Minderung einer Parallaxe während einer digital übertragenen, zumindest visuellen Kommunikation mittels mindestens zweier bildgebender Geräte (9), welche zur zeitweisen, dauerhaften und/oder festverbundenen Montage vor mindestens einem bildaufzeichnenden Gerät (3) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass diese mindestens ein lichtleitendes Element (19) umfasst, das mindestens einen rohr-, stab- und/oder schlauchförmigen Grundkörper umfasst, der mindestens zwei an den entgegengesetzten Enden des Grundkörpers angeordnete Lichtdurchlässe (10, 11 ) aufweist, wobei ein erster Lichtdurchlass (11 ) vor einem Lichtstahlen aufnehmenden Eingang des bildaufzeichnenden Gerätes (3) angeordnet oder montierbar ist und wobei zumindest die Position des zweiten Lichtdurchlasses (10) derart eingestellt und/oder einstellbar ist, dass der zweite Lichtdurchlass (10) zumindest annähernd in der Blickachse (7) eines Nutzers angeordnet ist. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass diese ferner mindestens ein Lichtstrahlen reflektierendes und/oder umlenkendes optisches Element (5) umfasst, das in oder an dem Grundkörper angeordnet ist. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper mindestens einen Hohlkörper umfasst, der einen Innenraum und mindestens zwei an den entgegengesetzten Enden des Hohlkörpers angeordnete Öffnungen als Lichtdurchlässe (10, 11 ) aufweist, wobei das oder die Lichtstrahlen reflektierende(n) und/oder umlenkende(n) optische(n) Element(e) (5) in dem Innenraum des Hohlkörpers angeordnet ist/sind. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper mindestens einen massiven oder gefüllten Stab oder Schlauch umfasst, der mindestens ein lichtdurchlässiges Material umfasst, wobei das oder die Lichtstrahlen reflektierende(n) und/oder umlenkende(n) optische(n) Element(e) (5) an der äußeren Oberfläche des Grundkörpers angebracht ist/sind. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper eine Vielzahl von lichtleitenden Fasern umfasst, wobei die Fasern an den Lichtdurchlässen (10, 11 ) jeweils exakt gleich angeordnet sind. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in oder an dem Grundkörper zusätzlich mindestens ein Lichtstahlen bündelndes optisches Element (4) und/oder mindestens ein Lichtstrahlen streuendes optisches Element (4) angeordnet ist/sind. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass diese mindestens eine Einstelleinrichtung zum Einstellen der Position des zweiten Lichtdurchlasses (10) umfasst und/oder dass der Grundkörper biegsam ausgebildet ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass diese mindestens eine Gelenk zum Schwenken des lichtleitenden Elements (19) umfasst. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des Grundkörpers und/oder der zweite Lichtdurchlass (10) vor dem bildgebenden Gerät (9) und von diesem beabstandet angeordnet ist/sind. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des Grundkörpers und/oder der zweite Lichtdurchlass (10) hinter einer Projektionsfläche oder einem Projektionsraum des bildgebenden Geräts (9) und/oder im Inneren des bildgebenden Geräts (9) angeordnet ist/sind. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des Grundkörpers und/oder der zweite Lichtdurchlass 17
(10) im Inneren des Projektionsraumes einer 3D-Einrichtung, die ein dreidimensionales Bild erzeugt, angeordnet ist/sind. Anordnung von zwei oder mehr Vorrichtungen nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtungen (1 , 20) derart angeordnet sind, dass aus der Kombination der übertragenen Bilder ein dreidimensionales und/oder stereoskopisches Bild erzeugbar ist.
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